一、 ESD緊急停車控制系統(tǒng)（以下簡稱ESD）的定義和構成
1、 定義
ESD是Emergency Shutdown Device的簡稱，中文的意思是緊急停車控制系統(tǒng)，也可以稱為安全儀表系統(tǒng)（Safety-Instrument System-SIS）、安全聯(lián)鎖系統(tǒng)（Safety Interlock System-SIS ）、安全關聯(lián)系統(tǒng)（Safety Related System-SRS）、儀表保護系統(tǒng)（Instrument Protective System-IPS）等。它是一種經專門機構認證、具有一定安全等級，用于降低生產過程風險的安全保護系統(tǒng)。它不僅能夠響應生產過程因超出安全極限而帶來的危險，而且能檢測和處理自身的故障，從而按預定的條件或程序，使生產過程處于安全狀態(tài)，以確保人員、設備及工廠周邊環(huán)境的安全。
2、 構成
隨著計算機技術、控制技術、通信技術的發(fā)展，ESD緊急停車控制系統(tǒng)的設備配置也不斷更新?lián)Q代，由簡單到復雜，由低級到高級。但不管怎么變化其基本組成大致可分為三部分：傳感器單元、邏輯運算單元、最終執(zhí)行單元。
（1）
檢測單元采用多臺儀表或系統(tǒng)，將控制功能與安全聯(lián)鎖功能隔離，即檢測單元分開獨立配置的原則，做到ESD儀表系統(tǒng)與過程控制系統(tǒng)的實體分離。
（2）
執(zhí)行單元是ESD儀表系統(tǒng)中危險性最高的設備。由于ESD儀表系統(tǒng)在正常工況時是靜態(tài)的，如果ESD控制系統(tǒng)輸出不變，則執(zhí)行單元一直保持在原有的狀態(tài)，很難確認執(zhí)行單元是否有危險故障，所以執(zhí)行單元儀表的安全度等級的選擇十分重要。
（3）
邏輯運算單元包括輸入模塊、控制模塊、診斷回路、輸出模塊四部分，依據邏輯運算單元自動進行周期性故障診斷，基于自診斷測試的ESD儀表系統(tǒng)，系統(tǒng)具有特殊的硬件設計，借助于安全性診斷測試技術保證安全性。
二、 ESD的配置方案
1、 ESD設計應遵循的原則
（1） 原則上應獨立設置（含檢測和執(zhí)行單元）；
（2） 中間環(huán)節(jié)最少；
（3） 應為故障安全型；
（4） 采用冗余容錯結構；
2、 ESD的故障安全原則
故障安全原則是指當外部或內部原因使ESD緊急停車控制系統(tǒng)失效時，被保護的對象應按預定的順序安全停車，自動轉入安全狀態(tài)。具體內容如下
（1）
現(xiàn)場開關儀表選用常閉觸點，工藝生產正常時，觸點閉合，達到報警或聯(lián)鎖極限時觸點斷開，觸發(fā)聯(lián)鎖或報警動作。為了提高安全性可以采用“二選一”
、“二選二” 、“三選二”配置。
（2） 電磁閥采用正常勵磁，報警或聯(lián)鎖沒有動作時，電磁閥線圈帶電，觸點閉合；報警或聯(lián)鎖動作時，電磁閥線圈失電，觸點斷開。
（3） 送往電氣配電室的開關觸點應用中間繼電器隔離，其勵磁電路應為故障安全型。
（4）所謂控制裝置的故障安全是指當其自身出現(xiàn)故障而不是工藝或設備超過極限指標時，控制裝置應該聯(lián)鎖動作同時按照預定的順序安全停車，從而確保設備和人身的安全。
三、 ESD的冗余和容錯
1、 冗余是指為實現(xiàn)同一功能，使多個相同的功能的模塊或部件并聯(lián)。它可以自動地檢測故障，切換到后備設備上。
2、
容錯是指功能模塊在出現(xiàn)故障或錯誤時，可以繼續(xù)執(zhí)行特定功能的能力。進一步講是指對失效的控制系統(tǒng)元件進行識別和補償，并能夠在繼續(xù)完成指定的任務、不中斷過程控制的情況下進行修復的能力。容錯是通過冗余和故障屏蔽（旁路）的結合來實現(xiàn)的。
3、 容錯系統(tǒng)一定是冗余系統(tǒng)，冗余系統(tǒng)不一定是容錯系統(tǒng)。容錯系統(tǒng)的冗余形式有多種。
四、 ESD緊急停車控制系統(tǒng)和DCS控制系統(tǒng)的區(qū)別
ESD與DCS系統(tǒng)在石油、石化生產過程中分別起著不同的作用。在過程控制系統(tǒng)中，要設置一套安全儀表系統(tǒng)，對過程進行監(jiān)測和保護，把發(fā)生惡性事故的可能性降到最低，最大限度地保護生產裝置和人身安全，避免惡性事故的發(fā)生，構成了生產裝置最穩(wěn)固、最關鍵的最后一道防線。因此控制系統(tǒng)與安全儀表系統(tǒng)在生產過程中所起的作用是截然不同的。DCS和ESD是兩種功能上不同的系統(tǒng)如圖5
DCS ESD
DCS用于過程連續(xù)測量、常規(guī)控制、操作控制管理，保證生產裝置平穩(wěn)運行
ESD用于監(jiān)視生產裝置的運行狀況，對出現(xiàn)異常工況迅速進行處理，使故障發(fā)生的可能性降到最低，使人和裝置處于安全狀態(tài)。
DCS是“動態(tài)”系統(tǒng)，它始終對過程變量連續(xù)進行檢測、運算和控制，對生產過程動態(tài)控制，確保產品質量和產量
ESD是靜態(tài)系統(tǒng)，在正常工況下，它始終監(jiān)視裝置的運行，系統(tǒng)輸出不變，對生產過程不產生影響，在異常工況下，它將按著預先設計的策略進行邏輯運算，使生產裝置安全停車
DCS可進行故障自動顯示 ESD必須測試潛在故障
DCS對維修時間的長短要求不算苛刻 ESD維修時間非常關鍵，否則會造成裝置全線停車
DCS可進行自動/手動切換 ESD永遠不允許離線運行，否則生產裝置將失去安全保護屏障
DCS系統(tǒng)只做一般聯(lián)鎖、泵的開停、順序等控制，安全級別沒有ESD高
ESD與DCS相比，在可靠性、可用性上要求更嚴格，原則上二者硬件獨立設置
五、 總結
國外推出了最新的SIS智能安全儀表管理方案，將傳感器數字智能和診斷技術運用到邏輯控制器中實施最終控制，也是首次通過采用整體安全回路的方式來進行控制。使得因儀表控制系統(tǒng)故障引起非計劃停車減至最少。
為保證安全生產，在危險場所設置了可燃氣體或有毒氣體檢測與報警系統(tǒng)，全廠還設置了火災報警控制系統(tǒng)，并與可燃氣體報警系統(tǒng)集成綜合安全檢測與報警系統(tǒng)。對于重要的工藝裝置也開展了控制與檢測的安全等級評估工作。
現(xiàn)代石化企業(yè)中的安全控制系統(tǒng)將向著儀表控制、安全儀表及信息管理系統(tǒng)一體化的方向發(fā)展。智能化安全儀表控制系統(tǒng)將會得到廣泛應用。
（轉載）
